濃淡分級燃燒300MW煤粉爐內(nèi)氣固兩相流流動特性的數(shù)值研究.pdf

1、目前,我國以煤為燃料的電站鍋爐的廣泛使用必然導(dǎo)致環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi),電站鍋爐的高效潔凈燃燒問題作為一項(xiàng)重大的任務(wù)被國內(nèi)外許多研究者所重視。而電站鍋爐在燃燒過程中產(chǎn)生的NOx的有效控制越來越受到重視,目前為止,低氮燃燒技術(shù)主要有空氣分級、燃料分級以及濃淡燃燒等。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,以300MW四角切圓煤粉鍋爐作為研究對象,以空氣分級、煤粉高效濃淡燃燒技術(shù)為核心,采用數(shù)值模擬方法研究爐內(nèi)氣固兩相流流動特性。運(yùn)用Realiza

2、blek-ε模型模擬氣固兩相湍流流動,離散隨機(jī)軌道模型模擬顆粒運(yùn)動,最后采用速度場、顆粒軌跡分布以及顆粒濃度場相互結(jié)合的分析方法,分別對變負(fù)荷和變擺角工況下分級燃燒煤粉爐和濃淡燃燒煤粉爐內(nèi)不同截面的流動特性展開討論,研究結(jié)果能夠?yàn)槊悍坼仩t的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行優(yōu)化、后期改造提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。
　　通過對三種不同疏密網(wǎng)格下冷態(tài)空氣動力場的模擬,分析爐內(nèi)不同截面速度場和湍流強(qiáng)度的分布規(guī)律,選出適合模擬爐內(nèi)流動特性的最佳的網(wǎng)格數(shù)目,為進(jìn)

3、一步氣固兩相流的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　通過對三種負(fù)荷下分級燃燒煤粉爐內(nèi)燃燒器區(qū)幾個(gè)典型截面的速度場、顆粒濃度場以及上、中、下一次風(fēng)攜帶進(jìn)入爐內(nèi)的顆粒軌跡分布規(guī)律進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),切圓直徑增大;而高負(fù)荷運(yùn)行時(shí),切圓直徑變小,但壁面附近顆粒濃度較大,可見爐內(nèi)流動特性與負(fù)荷大小的關(guān)系比較密切。
　　通過對三種正切擺角布置方式下濃淡燃燒煤粉爐內(nèi)燃燒器區(qū)幾個(gè)典型截面的速度場、顆粒濃度場以及上、中、下一次濃淡風(fēng)攜帶進(jìn)入爐內(nèi)

4、的顆粒軌跡分布規(guī)律進(jìn)行對比分析,得到了鍋爐最佳的擺角結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),將假想切圓直徑調(diào)大后,對速度場和顆粒濃度場進(jìn)行整體分析,發(fā)現(xiàn)并不理想。最終認(rèn)為,1＃、3＃燃燒器組擺角為44.5o,2＃、4＃燃燒器組擺角為48.5°的布置方式較為合理。
　　將一、二次風(fēng)擺角布置為48.5°,三次風(fēng)分別為30°、35°和40°反切,分析這三種工況下煤粉爐內(nèi)燃燒器區(qū)幾個(gè)典型截面的速度場、顆粒濃度場以及上、中、下一次濃淡風(fēng)攜帶進(jìn)入爐內(nèi)的顆粒軌跡分布規(guī)